CN118043398A - 阻燃热传递管 - Google Patents

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Abstract

披露了一种热管理系统、特别是一种电池热管理系统，以及一种用于所述热管理系统的阻燃热传递管。该阻燃热传递管包含组合物，该组合物含有至少一种聚苯硫醚聚合物、至少一种聚苯砜聚合物以及至少一种含有环氧官能团的热塑性弹性体。一种冷却电池和/或操作电池的方法，其包括使热传递流体、优选水/乙二醇混合物在此种阻燃热传递管中通过。

Description

阻燃热传递管
相关申请的交叉引用
本申请要求于2021年10月11日提交的欧洲专利申请号21306421.5的优先权，出于所有目的将该申请的全部内容通过援引并入本文。
技术领域
本发明总体上涉及一种热管理系统，并且更特别地涉及一种用于热管理系统、特别是电动车辆的阻燃热传递管。
背景技术
可充电电池是已知的，并且越来越广泛地用于多种应用中，包括用于电动车辆的推进。目前，在所有工业部门中，可充电电池领域的大部分发展集中在基于不同类型锂盐的锂离子基电池上。当然，在锂离子基电池领域之外的新技术也在探索和持续开发中。
在电动汽车领域，电池必须供应更大的瞬时功率并且具有高储存容量。现在已知具有几百伏工作电压的电池。为了实现期望的电压和电流，通常将多个单独的电池单元并联和/或串联连接在一起。
虽然电动车辆电池已经取得了进步，使它们能够输送更多的电力并且不需要频繁充电，但电池安全的最大挑战之一是设计有效冷却系统的能力。
不同于常规的电力系统，电池、并且特别是可充电电池对其工作环境有严格的要求。电池倾向于在相对较窄的温度范围内在最佳条件下工作。
一般来说，低温对电池化学过程有影响，降低反应速率并且因此减小充电或放电时的电流。高温反而增加反应速率，同时也增加能量耗散，从而产生甚至更过量的热，这可能导致温度不受控地升高，从而可能对电池单元造成不可逆的损害。对于典型的Li离子电池，即使仅在其结构的一部分中，高于80℃的温度也可能引发放热化学反应，这导致电池温度进一步升高，最终导致电池完全崩溃并且有起火和爆炸的风险。
另一方面，电池的实际应用要求它们在更广泛的温度范围内是有效的。例如，车辆电池需要在人们预期使用它们的任何环境中正常工作，因此它们需要在-20℃至+40℃及以上的温度范围内工作。除此之外，电池的充电和放电循环可能在电池自身内部产生热，使得甚至更难将电池维持在可接受的温度范围内。
典型的Li离子电池的指示性数字表明，可用范围通常是-20℃至60℃，但良好的功率输出仅从0℃至40℃获得，其中最佳性能仅从20℃至40℃可获得。温度也会影响电池持续时间，实际上，在被视为耗尽之前电池可以承受的充电/放电循环次数在10℃以下由于阳极电镀并且在60℃以上由于电极材料的劣化而迅速减少。对于不同的电池化学过程和构造，最佳性能的温度范围可能是不同的，然而，目前所有的商业电池都有其性能是最佳的相对窄的温度窗口。一般来说同样重要的是确保整个电池均匀地保持在相同的温度下，而没有热区或冷区，因为这可能降低其寿命和安全性。
为此，现今在商业电池组件内集成电池热管理系统(BTMS)成为标准，尤其是当电池的安全性、可靠性和寿命是重要问题时。这些BTMS可以是或多或少复杂的，这取决于电池的类型，然而一个共同的要素是存在与电池交换热从而将其加热或冷却的热传递流体。
存在用于电池热管理的多个热传递系统，如空气冷却、液体冷却和直接制冷剂冷却。在这些中，液体冷却因其方便的设计和良好的热传递性能成为最常用的系统。
普遍使用水或水/乙二醇混合物，因为这种类型的热传递系统在具有常规驱动(即具有内燃机)的车辆中已经很常见。
使用这种水基热传递介质的安全关键缺点是其导电性。在例如由于事故而发生热传递回路泄漏的情况下，则逸出的水或水/乙二醇混合物可能导致短路。因此，可能导致火灾和其他紧急情况，并且这进而可能对车辆造成另外的并且有时相当大的损害。为了降低这种风险，热管理系统的部件应拥有高阻燃特性。识别塑料材料中的阻燃性的一种常规方式涉及由保险商实验室(Underwriters Laboratory)(美国)开发的标准测试(被称为UL94)，即用于设备和器具零件的塑料材料的可燃性安全标准测试。优选地，在电动车辆的电池中使用的热管理系统的部件应符合标准V0，该标准识别“在竖直部分上的燃烧在10秒内停止，允许不燃烧的塑料滴落物”的塑料材料。
因此，在本领域中持续需要一种用于电池、特别是在电动车辆中使用的电池的热管理系统，该热管理系统将使用具有最高阻燃等级并且同时具有所需要的机械特性以承受车辆使用期间的要求的优化热传递管。仍需要还对热管理系统中常用的热传递流体(例如水/乙二醇混合物)具有高耐化学性的热传递管。
发明内容
现在已发现，包含至少一种聚苯硫醚聚合物、至少一种聚苯砜以及含有环氧官能团的热塑性弹性体的某些组合物允许获得满足在电池热管理系统中使用的最严格要求的热传递管。
因此，本发明的第一目的是一种包含组合物的热传递管，所述组合物包含：
-45至75wt％的至少一种聚苯硫醚(PPS)；
-20至45wt％的至少一种聚苯砜(PPSU)，以及
-5至15wt％的至少一种含有环氧官能团的热塑性弹性体(TPE)，
所述wt％是基于该组合物的总重量。
本发明的热传递管具有如根据用于设备和器具零件的塑料材料的可燃性安全标准UL 94确定的V-0等级，并且不含卤素。它具有符合应用需求的机械特性，如拉伸强度和拉伸模量。优选地，除了具有阻燃V-0等级之外，该管还展现出大于30％的断裂变形(根据ISO527-2在室温(23℃)下测量)。
此外，本发明的热传递管在水/乙二醇混合物中是耐化学老化的。
本发明的第二目的是一种包括第一目的的热传递管的热管理系统，特别是一种电池热管理系统。
本发明的另一目的是一种冷却电池和/或操作电池的方法，该方法包括使热传递流体、优选水/乙二醇混合物在根据第一目的的热传递管中通过。
具体实施方式
本发明的第一目的是一种包含组合物的热传递管，所述组合物包含：
-45至75wt％的至少一种聚苯硫醚聚合物；
-20至45wt％的至少一种聚苯砜聚合物，以及
-5至15wt％的至少一种含有环氧官能团的热塑性弹性体，
所述wt％是基于该组合物的总重量。
聚苯硫醚聚合物(PPS)
组合物包含至少一种聚苯硫醚聚合物，在下文中称为“PPS”。
在其最广泛的定义中，PPS可以由取代的和/或未取代的亚苯基硫醚基团构成。
根据本发明，PPS聚合物表示包含至少50mol％的具有式(A)的重复单元(RPPS)的任何聚合物(mol％是基于PPS聚合物中重复单元的总摩尔数)：
其中，R独立地选自由以下组成的组：卤素、C1-C12烷基、C7-C24烷基芳基、C7-C24芳烷基、C6-C24亚芳基、C1-C12烷氧基和C6-C18芳氧基，并且i独立地是0或1至4的整数。
根据式(A)，重复单元(RPPS)的芳香族环可以包含1至4个基团R。当i是0时，对应的芳香族环不含有任何基团R。
PPS聚合物优选地是包含至少50mol％的具有式(A')的重复单元(RPPS)(即，其中i是0的具有式(A)的重复单元)的任何聚合物：
根据本发明的实施例，PPS聚合物使得PPS中至少60mol％、至少70mol％、至少80mol％、至少90mol％、至少95mol％、至少99mol％的重复单元是具有式(A)或(A')的重复单元(RPPS)。mol％是基于PPS聚合物中重复单元的总摩尔数。
PPS可以是酸洗的或非酸洗的。在一些实施例中，PPS是乙酸洗的PPS。
根据本发明的实施例，PPS聚合物使得100mol％的重复单元是具有式(A)或(A')的重复单元(RPPS)。根据此实施例，PPS聚合物基本上由具有式(A)或(A')的重复单元(RPPS)组成。
合适的PPS是从美国索尔维特种聚合物有限责任公司(Solvay SpecialtyPolymers USA,LLC)以商品名PPS可商购的。在申请文本中，以前缀‘QA’开头的PPS产品/>(如QA200N)意指酸洗的PPS。
PPS的熔体流动速率(根据ASTM D1238在316℃下在5kg的重量下，程序B)可以是50至400g/10min，例如60至300g/10min或70至200g/10min。例如，PPS QA 220N和QA200N分别具有160g/10min和100g/10min的熔体流动速率。/>PPS QC220N、QC 210N和QC 200N分别具有175g/10min、135g/10min和100g/10min的熔体流动速率。
如本文所使用的，熔体流动速率(MFR)，也被称为熔体流动指数(MFI)，用于表征聚合物熔体。它是分子量的间接量度，意味着高MFR对应于低分子量。同时，熔体流动速率是材料熔体在压力下流动能力的量度。熔体流动速率与聚合物熔体的粘度成反比。如果MFI或MFR较低，则其熔体粘度和熔体流动阻力较高。
组合物包含基于该组合物的总重量至少45wt％、至少47wt％、或至少50wt％的量的至少一种PPS。
组合物包含基于该组合物的总重量小于75wt％、小于70wt％、小于65wt％或小于60wt％的量的至少一种PPS。
优选地，组合物包含基于该组合物的总重量在45至75wt％或50至65wt％范围内的量的至少一种PPS。
聚苯砜聚合物(PPSU)
组合物包含至少一种聚苯砜聚合物，在下文中称为“PPSU”。
如本文所使用的，PPSU表示包含至少50mol％的具有式(B)的重复单元(RPPSU)的任何聚合物，mol％是基于PPSU聚合物中重复单元的总摩尔数：
根据本披露的实施例，PPSU聚合物中至少60mol％(基于PPSU聚合物中重复单元的总摩尔数)、至少70mol％、至少80mol％、至少90mol％、至少95mol％、或至少99mol％或全部的重复单元是具有式(B)的重复单元(RPPSU)。
PPSU可以通过已知的方法制备，并且尤其是从美国索尔维特种聚合物有限责任公司以PPSU可获得的。可以选择合适的PPSU聚合物，但不限于/>R-5500NT、R-5700NT、R-5800NT和R-5900NT。
PPSU的熔体流动速率(根据ASTM D1238在365℃下在5kg的重量下)可以是5至40g/10min，例如5至35g/10min、10至40g/10min、10至30g/10min、12至40g/10min、20至40g/10min、或10至35g/10min。例如，PPSU R-5500NT、R-5700NT、R-5800NT和R-5900NT分别具有12-17g/10min、34-40g/10min、20-28g/10min和26-36g/10min的熔体流动速率。
组合物包含基于该组合物的总重量至少22wt％、例如至少25wt％、至少27wt％或至少29wt％的量的至少一种PPSU。
组合物可以包含基于该组合物的总重量小于43wt％、例如小于40wt％或小于38wt％的量的至少一种PPSU。
优选地，组合物可以包含基于该组合物的总重量在22至43wt.％、例如25至40wt.％、29至38wt％范围内的量的至少一种PPSU。
含有环氧官能团的热塑性弹性体(TPE)
组合物包含至少一种含有环氧官能团的热塑性弹性体，在下文中称为“TPE”。
在本发明的上下文中，“弹性体”被定义为呈现以下的聚合物材料：(1)低玻璃化转变温度(Tg)，即低于25℃、甚至低于0℃的玻璃化转变温度，以及(2)低模量(杨氏模量)，即低于200MPa或甚至低于100MPa的模量。
TPE的聚合物骨架可以选自弹性体骨架，这些弹性体骨架包含聚乙烯及其共聚物，例如，乙烯-丁烯；乙烯-辛烯；聚丙烯及其共聚物；聚丁烯；聚异戊二烯；乙烯-丙烯-橡胶(EPR)；乙烯-丙烯-二烯单体橡胶(EPDM)；乙烯-丙烯酸酯橡胶；丁二烯-丙烯腈橡胶、乙烯-丙烯酸(EAA)、乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)；丙烯腈-丁二烯-苯乙烯橡胶(ABS)、嵌段共聚物苯乙烯乙烯丁二烯苯乙烯(SEBS)；嵌段共聚物苯乙烯丁二烯苯乙烯(SBS)；甲基丙烯酸酯-丁二烯-苯乙烯(MBS)型的核壳弹性体，或以上中的一种或多种的混合物。
在组合物中使用的TPE包含环氧官能团。骨架的官能化可以由包含环氧官能团的单体的共聚或者由用包含环氧官能团的另一组分接枝聚合物骨架来产生。
TPE的具体实例尤其是聚(乙烯-共-甲基丙烯酸缩水甘油酯)共聚物、聚(乙烯-共-(甲基)丙烯酸甲酯-共-丙烯酸缩水甘油酯)共聚物、聚(乙烯-共-丙烯酸正丁酯-共-丙烯酸缩水甘油酯)共聚物、以及苯乙烯与(甲基)丙烯酸缩水甘油酯的共聚物。适用于本发明的热传递管的可商购TPE的值得注意的非限制性实例是例如来自阿科玛公司(Arkema)(美国宾夕法尼亚州布里斯托尔(Bristol,PA,USA))的AX8900和/>AX8840，它们分别是聚(乙烯-共-丙烯酸烷基酯-共-丙烯酸缩水甘油酯)三元共聚物(包含衍生自67wt％乙烯、25wt％丙烯酸甲酯和8wt％甲基丙烯酸缩水甘油酯的结构单元)和聚(乙烯-共-甲基丙烯酸缩水甘油酯)共聚物(包含衍生自92wt％乙烯和8wt％甲基丙烯酸缩水甘油酯的结构单元)或来自住友化学株式会社(Sumitomo Chemical)的/>BF-E，其也是聚(乙烯-共-甲基丙烯酸缩水甘油酯)共聚物(包含衍生自88wt％乙烯和12wt％甲基丙烯酸缩水甘油酯的结构单元)。合适的TPE的另一实例是以商品名ParaloidTM EXL 2314从陶氏公司(Dow Inc.)(美国密歇根州米德兰(Midland,MI,USA))可商购的，其为核-壳型基于丙烯酸酯的聚合物，其包括主要由交联的聚(丙烯酸正丁酯)橡胶构成的核和主要由聚(甲基丙烯酸甲酯)-聚(甲基丙烯酸缩水甘油酯)共聚物构成的壳。
组合物优选地包含具有小于10g/10min、例如小于7g/10min、小于6g/10min、小于5g/10min或小于4g/10min的熔体流动速率(ASTM D1238，在190℃和2.16kg载荷下)的TPE。
组合物包含基于该组合物的总重量至少6wt％或至少7wt％、例如至少8wt％的量的至少一种TPE。
组合物可以包含基于该组合物的总重量小于14wt％、例如小于12wt％的量的至少一种TPE。
优选地，组合物可以包含基于该组合物的总重量在5至14wt％、例如6至12wt％范围内的量的至少一种TPE。
添加剂
在一些实施例中，组合物可以进一步包含可选的添加剂，包括但不限于抗氧化剂(例如，紫外光稳定剂和热稳定剂)、加工助剂、成核剂、润滑剂、阻燃剂、烟雾抑制剂、抗静电剂、抗结块剂、着色剂、颜料。
当存在时，添加剂以相对于组合物的总重量典型地不超过10wt％、甚至不超过8wt％或不超过5wt％的量包含在该组合物中。添加剂通常以相对于组合物的总重量至少0.5wt％、例如至少0.8wt％或至少1wt％的量存在。
在一些实施例中，一种或多种颜料可以是特别希望的添加剂，以提供白色、黑色或彩色管。颜料可以是黑色颜料如炭黑、白色颜料如氧化锌、硫化锌、立德粉、锑白和二氧化钛(金红石或锐钛矿型，优选地金红石型)、和/或有色颜料。颜料通常以基于组合物的总重量0至6wt％、优选地0.05至5wt％并且特别地0.1至3wt％的量存在。
在一些实施例中，抗氧化剂可以是特别希望的添加剂。抗氧化剂可以改善组合物的热稳定性和光稳定性。例如，作为热稳定剂的抗氧化剂可以在制造期间(或在高热应用环境中)例如通过使聚合物在更高温度下可加工同时有助于防止聚合物降解而改善组合物的热稳定性。
期望的抗氧化剂包括但不限于铜盐(例如，CuO和Cu2O)、碱金属卤化物(例如，CuI、KI、和KBr，包括碱金属卤化物的组合，如，但不限于CuI/KI)、受阻酚、受阻胺光稳定剂(“HALS”)(例如，叔胺光稳定剂)以及有机或无机含磷稳定剂(例如，次磷酸钠或次磷酸锰)。
在一些实施例中，添加剂是无卤阻燃剂。在一些实施例中，无卤阻燃剂是选自由以下组成的组的有机磷化合物：次膦酸的盐(次膦酸盐)、二次膦酸的盐(二次膦酸盐)及其缩合产物。在替代实施例中，组合物不包含阻燃剂。
组合物优选地不含卤素，这意味着在组合物中不使用含卤素的组分。
组合物可以不包括不同于TPE、PPS和PPSU聚合物的另一种聚合物。
该组合物优选地不包括聚(醚酰亚胺)(“PEI”)聚合物；表述“聚(醚酰亚胺)”和/或“聚合物(PEI)”表示包含基于聚合物中的总摩尔数至少50mol.％的重复单元(RPEI)的聚合物，这些重复单元包含至少一个芳香族环、至少一个酰亚胺基团(按原样和/或呈其酰胺酸形式)和至少一个醚基。重复单元(RPEI)可以可选地进一步包含至少一个酰胺基团，该酰胺基团不以酰亚胺基团的酰胺酸形式被包含。
本发明的热传递管包含如上文详述的组合物。热传递管典型地由如上文详述的组合物组成。
有利地，本发明的热传递管具有如根据UL 94标准(保险商实验室(美国)的用于设备和器具零件的塑料材料的可燃性安全标准)确定的V-0等级。
热传递管可以使用本领域中已知的任何合适的方法来制造。热传递管典型地通过挤出制造。适当地，管的整个长度是可挤出的和/或在单个挤出过程中挤出。
本发明的热传递管适当地沿着其整个范围具有基本上恒定的截面。所述管优选地具有圆形截面。管是中空的以允许热传递流体流动。
本发明的中空热传递管具有与热传递流体直接接触的内表面层。该内表面层优选地由如上文详述的组合物制成。优选地，本发明的整个中空热传递管由如上文详述的组合物制成。
热传递管的尺寸不受限制，并且它们是通过其中采用该管的热管理系统的尺寸来设定的。在一些实施例中，热传递管可以具有5至50mm、甚至5至30mm范围内的直径。管的壁厚典型地可以在0.5至5.0mm、0.8至5.0mm、或甚至1.0至5.0mm的范围内。
本发明的第二目的是一种包括本发明的第一目的的热传递管的热管理系统。热管理系统另外地包括热传递流体。热传递流体包含在热传递管中。热传递流体优选地在热传递管内部通过(流动)。热传递流体可以选自由以下组成的组：水、水/乙二醇混合物、氯氟烃(CFC)、氢氯氟烃(HFC)和(全)氟化聚醚(PFPE)。在本发明的优选实施例中，热传递流体选自由水或水/乙二醇混合物组成的组。在某些实施例中，热传递流体可以选自由氯氟烃(CFC)、氢氯氟烃(HFC)和(全)氟化聚醚(PFPE)组成的组。如权利要求8所述的热管理系统，其进一步包括包含在该热传递管中的热传递流体
在本发明的实施例中，热管理系统是电池热管理系统(下文中称为“BTMS”)，即用于控制电池系统中、优选地可充电电池系统中的温度的热管理系统。
BTMS可以是或多或少复杂的，这取决于应用，但BTMS至少具有当电池温度过高时将其冷却的功能以及当电池温度过低时将其加热的功能，典型地使用在本发明的冷却管内流动的与电池进行热交换的热传递流体。BTMS中的其他常见特征是减少外部环境对电池温度的影响的绝缘系统，以及有助于消散可能在电池组内产生的有害气体的通风系统。
典型地，热传递流体通过泵在封闭系统内循环，该封闭系统包括与电池和第二系统热接触的本发明的热传递管，该第二系统具有将热传递流体加热和/或冷却至期望温度的功能。此第二系统可以包括制冷系统和加热系统的任何组合，或者可以在热泵中组合加热功能和冷却功能。循环热传递流体从电池吸收热或向电池释放热，并且然后在所述第二系统中循环以使热传递流体回到期望温度。可以存在控制热传递流体的瞬时温度以及优化每个时刻的热传递流体温度的电池温度的或多或少复杂的控制系统。
因此，本发明的另一目的是一种控制电池中的温度的方法，所述方法包括使热传递流体在包括本发明的热传递管的封闭系统内循环的步骤，其中，所述系统与电池和第二系统热接触，该第二系统具有将流体加热和/或冷却至期望温度的功能。
本发明的另外目的是一种用于操作电池的方法，该方法包括如上文所定义的控制电池的温度的步骤。
可以在可以使用可充电电池的所有应用中使用如上文详述的包括BTMS的电池。此类应用的值得注意的非限制性实例是例如城市机动车辆，如汽车、电动自行车、公共汽车等。
以上实施例旨在是说明性的而不是限制性的。另外的实施例在发明构思内。此外，尽管参考具体实施例描述了本发明，但是本领域技术人员将认识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下，可以在形式和细节上进行改变。
实例
原料
PPS聚合物(PPS)：获得自美国索尔维特种聚合物有限责任公司的QA200N；酸洗的PPS，在5kg载荷下在316℃的温度下具有100g/10min的熔体流动速率(ASTMD1238)。
PPSU-1聚合物：获得自美国索尔维特种聚合物有限责任公司的R-5500NT，在5kg载荷下在365℃的温度下具有12-17g/10min的熔体流动速率(ASTM D1238)。
PPSU-2聚合物：获得自美国索尔维特种聚合物有限责任公司的R-5800NT，在5kg载荷下在365℃的温度下具有20-28g/10min的熔体流动速率(ASTM D1238)。
PPSU-3聚合物：获得自美国索尔维特种聚合物有限责任公司的R-5900NT，在5kg载荷下在365℃的温度下具有26-36g/10min的熔体流动速率(ASTM D1238)。
PPSU-4聚合物：获得自美国索尔维特种聚合物有限责任公司的R-5600NT，在5kg载荷下在365℃的温度下具有34-40g/10min的熔体流动速率(ASTM D1238)。
TPE-1：来自美国宾夕法尼亚州布里斯托尔的AX8900，在2.16kg载荷下在190℃下具有6g/10min的熔体流动指数(ASTM D1238)。
TPE-2：来自住友化学株式会社的BF-E，具有3g/10min的熔体流动速率(JIS K7210-1，190℃，21.2N)和-26℃的Tg。
AO：巴斯夫公司(BASF)的168，其是亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯，被用作抗氧化剂。
炭黑母料(Carbon black concentrate，‘CBC’)：PPS QA200N(美国索尔维特种聚合物有限责任公司)中的30wt％的Arosperse 11W炭黑(德国欧励隆工程炭股份有限公司(Orion Engineered Carbons GmbH,Germany))。
用于制备组合物的通用程序
首先将PPSU聚合物在烘箱中在135℃下干燥至少5小时。然后通过将聚合物在振动振荡器中混合2-3分钟以确保均匀性来获得干的共混物。然后将干的共混物置于重力进料器中并且进料到双螺杆挤出机(Clextral D32)中，熔融并挤出。挤出期间的温度对于参考组合物被控制在320℃左右并且对于根据本发明的组合物被控制在340℃-350℃。
将熔体流冷却并进料到造粒机中。收集料粒并保存在密封的塑料桶中，直至用于注射模制。测试
采用以下测试方法评估组合物：
拉伸特性-通过在Billion注塑机上注射模制来制造ISO 527 1A型棒和薄小零件(1.6mm)(对于参考组合物1和2在300℃-320℃下并且对于实例1-4在340℃下)。拉伸特性是在室温(23℃)下根据ISO 527-2确定的，以1mm/min的速度确定拉伸模量并且以5mm/min的速度确定极限特性(断裂应力和断裂变形)。
使用ISO 527进行焊接线强度测量。
使用ISO 178确定挠曲特性。
根据ISO 179-1/1eU(无缺口)和ISO 179-1/1eA(有缺口)在23℃下测量夏比冲击特性。
D3835：使用耐驰公司(Netzsch)RH2000毛细管流变仪在60s-1下在316℃(参考组合物1和2)和340℃(实例1)下经由毛细管流变测定法对挤出的料粒进行熔体粘度评估。
UL94：根据保险商实验室(美国)的标准UL 94对1.6mm厚的试样进行阻燃性评估。
在表1中详述多种组合物，其中，所有百分比都是相对于组合物的总重量以重量计算的。
表1
参考组合物1 参考组合物2 实例1
PPS 90％ 90％ 57％
PPSU-1 - - 33％
TPE-1 10％ -
TPE-2 - 10％ 10％
结果总结在下表2中。
表2
相对于包含PPS和TPE的参考组合物，包含PPSU-1的本发明的组合物出乎意料地产生了满足根据UL94可燃性标准的V0等级的材料。除了改善的阻燃性之外，该组合物还展现出改善的断裂变形(超过30％)。
管挤出试验
使用表1中实例1的组合物来制备管，如下：将材料在90℃下干燥4h，然后将其装入挤出机中。机筒挤出机温度设定在330℃-350℃之间。
使用校准浴挤出管。所得管具有良好表面外观和规则形状。管具有16-mm外径、1.5mm壁厚和10cm总长度。
对由实例1的相同组合物制成的10根管进行简单的自由落镖测试以确定耐冲击性。该落镖测试是在-40℃的温度下使用880-g飞镖以65cm的单次下落高度进行的。所有管均未断裂。
PPS选择的影响
在实例2-4中根据如上文详述的通用程序使用不同的PPSU 产品制成了本发明的另外配制品；并且在表3中提供它们的相应组合物(其中，再次再现实例1以进行比较)，其中，所有百分比都是基于每种组合物的总重量以重量计的。
表3
实例1 实例2 实例3 实例4
PPS 57％ 57％ 57％ 57％
PPSU-1 33％ - - -
PPSU-2 33％
PPSU-3 33％
PPSU-4 - - - 33％
TPE-2 10％ 10％ 10％ 10％
实例1-4的拉伸和冲击特性总结在表4中。
表4
所有实例1-4都提供了合适且类似的拉伸模量、拉伸强度、断裂拉伸强度和冲击特性，而不管在4种配制品中使用的PPSU聚合物如何。
所有实例1-4都具有>30％的断裂变形。据观察，在PPS和TPE在实例1-4的组合物中相同的情况下，与当使用具有12至17g/10min的MFR(ASTM D1238，在5kg载荷下在365℃的温度下)的PPSU-1时相比，当使用总体具有在20至40g/10min范围内的MFR(ASTM D1238，在5kg载荷下在365℃的温度下)的PPSU-2、PPSU-3和PPSU-4时断裂变形得到改善。不希望受理论限制，据信，具有20至40g/10min的MFR(ASTM D1238，在5kg载荷下在365℃的温度下)的粘度较小的PPSU提供了具有改善的断裂变形的组合物。
TPE选择的影响
在实例5-6中根据如上文详述的通用程序使用两种不同的TPE制成了本发明的另外配制品；并且在表5中提供它们的相应组合物，其中，所有百分比都是基于每种组合物的总重量以重量计的。
表5
*在CBC中有30wt％的炭黑和70wt％PPS的情况下，实例5和6的配制品中的3wt％CBC表示0.9wt％炭黑和2.1wt％PPS，使得实例5和6的配制品中PPS的组合wt％是55.7wt％。
实例5和6的拉伸和冲击特性总结在表6中。
表6
实例5 实例6
拉伸模量(MPa) 2275 2363
拉伸强度(MPa) 58.5 62.6
断裂拉伸强度(MPa) 52.3 54.4
断裂变形(拉伸应变)(％) 35.4 70.3
夏比缺口冲击(kJ/m2) 11.3 11.3
虽然实例5和6都提供了合适且类似的拉伸特性而不管在配制品中使用的TPE如何，但使用TPE-2(FB-E)的实例6的配制品产生了具有好得多的断裂变形的材料，实际上实例6的断裂变形值(70％)是使用TPE-1(/>AX8900)的实例5的对比配制品获得的值(35％)的两倍。不希望受理论限制，据信，粘度较大的TPE(/>FB-E确实具有比/>AX8900低的MFR)使断裂变形得到改善。
PPSU含量的影响
在实例7-10中根据如上文详述的通用程序使用PPSU-1(R-5500NT)制成了根据本发明的另外配制品，该PPSU-1的含量在组合物中从20至33wt％变化；并且在表7中提供它们的相应组合物，其中，所有百分比都是基于每种组合物的总重量以重量计的。
表7
实例7 实例8 实例9 实例10
PPS 70％ 65％ 60％ 57％
PPSU-1 20％ 25％ 30％ 33％
TPE-2 10％ 10％ 10％ 10％
实例7-10的拉伸和冲击特性总结在表8中。
表8
所有实例7-10都提供了合适且类似的拉伸模量、拉伸强度、断裂拉伸强度和>30％的断裂变形，而不管在4种配制品中使用的PPSU-1含量如何。
然而，据观察，PPSU含量从20wt％增加至33wt％使冲击特性得以改善，实例9和10中的所得材料具有与实例7和8相比改善的抗冲击性。
实例9和10的材料被证实满足根据UL94可燃性标准的V0等级。
化学老化
实例1的配制品用于根据ISO 527-2 1A型通过注塑成型来制成聚合物样品。使该样品在高压釜中在135℃下通过与乙二醇(来自海尔托尔公司(Haertol)的HT12)和水的50:50(v/v)共混物直接接触长达1000小时来经受化学老化。
在暴露之前(t＝0hr)并且在暴露于乙二醇/水共混物500和1000小时之后测量聚合物样品的拉伸和挠曲特性，并且然后与初始值进行比较。
在表9中提供了结果，其中，根据以下等式：％变化＝100*(Vt-Vi)/Vi，拉伸和挠曲模量和强度的％表示时间‘t’(t＝500或1000h)处的值Vt与t＝0h处的初始值Vi相比较的百分比变化(负数代表减小或正数代表增加)。
表9
初始–0h 在500h之后 在1000h之后
拉伸模量(MPa) 2540 -5％ -1％
拉伸强度(MPa) 54 +3％ +3％
焊接线强度(MPa) 55 49.1 48.8
重量变化(％) - 0.9％ 1％
挠曲模量(MPa) 2300 0％ 0％
挠曲强度(MPa) 97 +10％ +12％
焊接线强度(MPa) 76 48 51
该测试证明了用于根据本发明的管中的实例1的组合物的高耐化学性。

Claims (15)

1.一种包含组合物的热传递管，该组合物包含：
-45至75wt％的至少一种聚苯硫醚聚合物；
-20至45wt％的至少一种聚苯砜聚合物，以及
-5至15wt％的至少一种含有环氧官能团的热塑性弹性体，
所述wt％是基于该组合物的总重量。
2.如权利要求1所述的热传递管，该热传递管具有如根据UL 94标准(保险商实验室(美国)的用于设备和器具零件的塑料材料的可燃性安全标准)确定的V-0等级。
3.如权利要求1或2所述的热传递管，其中，该聚苯砜聚合物包含至少50mol％的具有式(B)的重复单元(RPPSU)，该mol％是基于该聚苯砜聚合物中重复单元的总摩尔数：
4.如权利要求1至3中任一项所述的热传递管，其中，该组合物中的热塑性弹性体选自由以下组成的组：聚(乙烯-共-甲基丙烯酸缩水甘油酯)共聚物、聚(乙烯-共-(甲基)丙烯酸甲酯-共-丙烯酸缩水甘油酯)共聚物、聚(乙烯-共-丙烯酸正丁酯-共-丙烯酸缩水甘油酯)共聚物、以及苯乙烯与(甲基)丙烯酸缩水甘油酯的共聚物。
5.如权利要求1至4中任一项所述的热传递管，该热传递管沿着其整个长度具有基本上恒定的截面，优选地圆形截面。
6.如权利要求1至5中任一项所述的热传递管，该热传递管是中空的以允许热传递流体从中流过。
7.如权利要求1至6中任一项所述的热传递管，该热传递管具有5至50mm范围内的直径和0.5至5.0mm范围内的壁厚。
8.一种热管理系统，其包括如权利要求1至7中任一项所述的热传递管。
9.如权利要求8所述的热管理系统，其进一步包括包含在该热传递管中的热传递流体。
10.如权利要求8或9中任一项所述的热管理系统，其中，该热传递流体选自由以下组成的组：水、水/乙二醇混合物、氯氟烃(CFC)、氢氯氟烃(HFC)和(全)氟化聚醚(PFPE)。
11.一种装置，其包括如权利要求8至10中任一项所述的热管理系统，其特征在于所述热管理系统中的热传递流体与该装置进行热交换。
12.如权利要求11所述的装置，该装置是电池，优选可充电电池。
13.一种设备，其包括如权利要求12所述的电池，该设备是电动车辆。
14.一种用于控制电池中的温度的方法，所述方法包括使热传递流体在包括如权利要求1至7中任一项所述的热传递管的封闭系统内循环的步骤，其中，所述系统与该电池和第二系统热接触，该第二系统具有将该流体加热和/或冷却至期望温度的功能。
15.一种用于操作电池的方法，该方法包括如权利要求14所述的控制电池中的温度的方法。
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